CN107605763A - 一种低温升离心蒸汽压缩机装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低温升离心蒸汽压缩机装置，包括壳体、叶轮、进风罩及阻尼轴承系统；壳体为沿纵轴布置的中空壳体；叶轮内置在壳体中，包括轮毂和叶片；轮毂沿纵轴布置，其轮毂面包括依次相接的圆柱面和圆锥面，圆锥面为直径逐渐变大的圆锥面；叶片环绕布置在轮毂面上，为后倾叶片，且为三维扭曲、板式叶型，叶片出口角为72度；进风罩可拆卸地安装在壳体连接口上以形成进风口，其上安装有入口喷水装置；阻尼轴承系统包括轴承座及阻尼轴承装置。本发明的优点在于，叶轮的形状设计满足大流量、高压力及高效率的要求；此种叶型满足系统负荷在30～100％范围内均能稳定运行，适用范围更广；压缩机稳定工作区的比转速范围为25～35之间。

Description

一种低温升离心蒸汽压缩机装置

技术领域

本发明涉及空气压缩技术领域，尤其涉及运用于MVR蒸发系统的低温升离心蒸汽压缩机装置。

背景技术

随着国内外节能环保要求的进一步提升，高效能量回收设备的合理应用已成为目前的发展趋势，而机械蒸汽再压缩(简称：MVR)系统是一个新型节能具有良好发展前景的能量回收再利用系统，目前广泛应用于污水处理、食品饮料、医药化工等各领域。

MVR是蒸发系统的核心节能技术，利用其自身产生的二次蒸汽经蒸汽压缩机压缩，蒸汽的温度、压力提高，热焓值增加，然后为蒸发系统换热器供热，从而减少对外界能源的需求。MVR的关键设备——蒸汽压缩机，根据温升的不同型式多样，有罗茨风机、离心压缩机、单螺杆压缩机等。温升小于8度的蒸发系统所用的压缩机，最适合的风机型式为革新型高性能的低温升离心蒸汽压缩机，之前这类风机全部为国外进口，国内鲜有能够生产该种压缩机的厂家。

随着MVR对风机性能需求的增加，风机需要具备更高转速，转速的提高带来的问题是诸如风机振动等问题，如何综合解决问题是压缩机的关键。

因此，如何针对上述现有技术所存在的缺点进行研发改良，实为相关业界所需努力研发的目标，本发明设计人有鉴于此，乃思及创作的意念，遂以多年的经验加以设计，经多方探讨并试作样品试验，及多次修正改良，乃推出本发明。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种叶片转速高、风机振动低的低温升离心蒸汽压缩机装置。

(二)技术方案

本发明提供了一种低温升离心蒸汽压缩机装置，包括：

壳体，为沿纵轴布置的中空壳体，其一侧具有连接口；

叶轮，内置在壳体中，包括：

轮毂，沿纵轴布置，其轮毂面包括沿气体流向方向依次相接的圆柱面和圆锥面，所述圆锥面为直径逐渐变大的圆锥面；

叶片，环绕布置在轮毂面上，为后倾叶片，且为三维扭曲、板式叶型，叶片出口角为72度；

进风罩，可拆卸地安装在壳体连接口上以形成进风口，其上安装有入口喷水装置；

阻尼轴承系统，包括轴承座及阻尼轴承装置，其中阻尼轴承装置靠近叶轮端设置。

在本发明的一些实施例中，所述机壳前侧板开有大孔，后侧板设有连接孔，壳体顶部及侧面均有人孔门。

在本发明的一些实施例中，所述进风罩位于压缩机本体纵轴前方，与机壳之间通过螺栓连接，两者之间连接结合面处有密封圈密封。

在本发明的一些实施例中，所述进风罩内壁为圆锥面，通流截面沿气流方向逐渐减小。

在本发明的一些实施例中，所述入口喷水装置包括不锈钢管、喷嘴及密封法兰。

在本发明的一些实施例中，所述喷嘴为雾化喷嘴，注入大水珠直径＜0.5mm。

在本发明的一些实施例中，所述壳体底部设有排水装置、新型带液位计及窥视镜。

在本发明的一些实施例中，所述叶轮带有前置导向叶片。

在本发明的一些实施例中，还包括联轴器、主轴及原动机。

在本发明的一些实施例中，所述阻尼轴承装置内采用高压润滑油，轴承座内采用低压润滑油。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明至少具有以下有益效果其中之一：

(1)叶轮的形状设计满足大流量、高压力及高效率的要求；此种叶型满足系统负荷在30～100％范围内均能稳定运行，适用范围更广；压缩机稳定工作区的比转速范围为25～35之间。

(2)采用自主研发的阻尼轴承系统，主要由轴承座、挤压油膜轴承及阻尼装置组成，集耐磨轴承的简易性和液体动压轴承的性能于一体，其通过临界速度时的振幅显著低于不使用这套系统的振幅，临界转速的影响实际上是可以被忽略了。

(3)进风口位于风机进口最前端，为防止连接部分介质泄漏，连接结合面处有密封圈密封；进风口部件中设有入口喷水装置，由不锈钢管、喷嘴及密封法兰组成；通过调节入口的喷水量，可以保持经过风机压缩后的出口蒸汽更接近饱和状态，提高热传输能力。

(4)机壳为整体式的结构，前侧板开有大孔，便于压缩机叶轮的检修与更换；后侧板设有连接孔，用于固定密封装置；壳体顶部及侧面均有人孔门，便于日常维护观察。

(5)壳体底部设有排水装置、新型带液位计及窥视镜，可保证底部冷凝水及时排出，压缩机安全运行。

(6)由于风机转速高，轴承采用低压油润滑；阻尼装置采用高压油润滑，油站为高低压一体式，高压油在阻尼装置中形成高压油膜，受力时产生阻尼能，低压油用于轴承润滑，运转更可靠，冷却效果更好。

附图说明

图1为本发明实施例的整体示意图。

图2为本发明实施例的压缩机前端示意图。

图3为图2的A-A示意图。

图4为本发明实施例的压缩机壳体示意图。

图5为本发明实施例的压缩机叶轮示意图。

图6为本发明实施例的压缩机阻尼系统示意图。

图7为本发明实施例的压缩机密封系统示意图。

【本发明主要元件符号说明】

1、进风罩； 2、入口喷水装置； 21、法兰；

22、不锈钢管； 3、壳体； 31、人孔门；

4、叶轮； 41、叶片； 42、轮毂面前段；

43、轮毂面后段； 5、密封装置； 51、密封环；

52、压力表； 53、过滤器； 6、阻尼系统；

7、轴承座； 8、联轴器； 9、排水装置；

10、整体台座； 11、高低压一体油站； 12电动机。

具体实施方式

本发明提供了一种低温升离心蒸汽压缩机装置。叶轮的设计满足大流量、高压力及高效率的要求；运行平稳，基本无振动，适用范围更广。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种低温升离心蒸汽压缩机装置。如图1所示，本发明包括：压缩机进风口、壳体3、电动机12及连接电动机12的联轴器8、主轴、轴承座7、整体台座10、位于风机壳体3内部的叶轮4、位于轴承座7部分的阻尼系统6、入口喷水装置2、壳体3轴封处的密封装置5及壳体3底部的排水装置9。

以下分别对本实施例的各个组成部分进行详细描述。

电动机12采用变频电动机，为压缩机提供动力。通过调节转速，改变压缩机性能。

如图2所示，进风口，位于风机进口最前端，通过进风罩1与壳体3螺栓连接而成。进风罩1内筒为圆锥形状，通流截面沿气流方向逐渐减小。为防止连接部分介质泄漏，连接结合面处有密封圈密封。如图3所示，进风罩1中设有入口喷水装置2，包括沿进风罩1径向延伸并通过法兰21连接的不锈钢管22及安装在不锈钢管22上的喷嘴组成，喷嘴为雾化喷嘴，注入大水珠直径＜0.5mm。另外，喷入的冷凝水有流量、压力及水温要求。调节该入口喷水装置2的喷水量，可以保持经过风机压缩后的出口蒸汽更接近饱和状态，提高热传输能力。

如图4所示，壳体3为整体式的结构。前侧板开有大孔，便于压缩机叶轮的检修与更换。后侧板设有连接孔，用于固定密封装置。壳体3顶部及侧面均有人孔门31，便于日常维护观察。壳体3底部设有排水装置9、液位计及窥视镜，可保证底部冷凝水及时排出，压缩机安全运行。

如图5所示，叶轮内置在机壳3中，是压缩机最核心的部件。在本实施例中，为了满足MVR对风机性能的需求，该压缩机叶轮叶片41为三维扭曲型板式叶型，叶片41为后向型，叶片41出口角为72°。其轮毂面前段42为圆柱形，通流截面沿气流方向不变，轮毂面后段43为锥弧面，通流截面沿气流方向减小。叶轮采用悬臂式设计，叶轮4内孔为锥孔。该叶轮4满足大流量、高压力及高效率的要求，系统负荷在30～100％范围内均能稳定运行，适用范围更广。压缩机稳定工作区的比转速范围为25～35之间，线速度最高可达到280m/s。

如图6所示，由于叶轮4的高转速，为防止振动，本发明的压缩机采用阻尼轴承系统，这套系统主要由一个轴承座7及一套阻尼系统6组成，系统设在靠近叶轮4端，在减振套外圈及轴承座7内圈之间构成的周向排列的空腔内充满高压油液，受力时产生弹性变形并迫使油液发生流动而产生阻尼能，用于减小和缓解轴的振动，提高转子系统的稳定性。

由于风机转速高，轴承采用循环油润滑，油站为高低压一体式油站11。在轴承箱壳体部分设有高压通油口，稀油站的高压油管路连接轴承箱高压油口，用于阻尼系统中形成高压油膜。在轴承箱内部，两边靠近轴承部分均设有喷油嘴，低压油管路连接喷油嘴入口，喷油嘴喷出的油用于轴承润滑，运转更可靠，冷却效果更好。

如图7所示，壳体3轴封处设置密封装置，密封装置5包括在机壳3穿轴处的密封环51及其上的蒸汽密封管路，蒸汽密封管路包含过滤器53、减压阀、压力表52、截止阀及管路等。当壳体3内部蒸汽的压力小于当地大气压时，密封装置5的压力通过减压阀控制在5000～6000Pa。

压缩机装配时，采用液压装配，利用压力油注入方法，使叶轮4内孔扩张，将叶轮4与主轴的圆锥过盈配合面分开，以便套装，套装后液压螺母保压30分钟。

MVR系统旨在使蒸发工艺中产生的蒸汽得到循环，实现能源的再利用。蒸汽经由压缩机后提升了压力和温度，将二次蒸汽重新回到系统内，使更多的料液被蒸发。如此的循环下去，可以做到不需要外部生蒸汽的输入，从而达到节能与环保的目的，本发明的压缩机可以用于该种情况。

至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明有了清楚的认识。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式。

还需要说明的是，本文可提供包含特定值的参数的示范，但这些参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低温升离心蒸汽压缩机装置，其特征在于，包括：

壳体，为沿纵轴布置的中空壳体，其一侧具有连接口；

叶轮，内置在壳体中，包括：

轮毂，沿纵轴布置，其轮毂面包括沿气体流向方向依次相接的圆柱面和圆锥面，所述圆锥面为直径逐渐变大的圆锥面；

叶片，环绕布置在轮毂面上，为后倾叶片，且为三维扭曲、板式叶型，叶片出口角为72度；

进风罩，可拆卸地安装在壳体连接口上以形成进风口，其上安装有入口喷水装置；

阻尼轴承系统，包括轴承座及阻尼轴承装置，其中阻尼轴承装置靠近叶轮端设置。

2.根据权利要求1所述的低温升离心蒸汽压缩机装置，其特征在于，所述机壳前侧板开有大孔，后侧板设有连接孔，壳体顶部及侧面均有人孔门。

3.根据权利要求1所述的低温升离心蒸汽压缩机装置，其特征在于，所述进风罩位于压缩机本体纵轴前方，与机壳之间通过螺栓连接，两者之间连接结合面处有密封圈密封。

4.根据权利要求3所述的低温升离心蒸汽压缩机装置，其特征在于，所述进风罩内壁为圆锥面，通流截面沿气流方向逐渐减小。

5.根据权利要求4所述的低温升离心蒸汽压缩机装置，其特征在于，所述入口喷水装置包括不锈钢管、喷嘴及密封法兰。

6.根据权利要求5所述的低温升离心蒸汽压缩机装置，其特征在于，所述喷嘴为雾化喷嘴，注入大水珠直径＜0.5mm。

7.根据权利要求5所述的低温升离心蒸汽压缩机装置，其特征在于，所述壳体底部设有排水装置、新型带液位计及窥视镜。

8.根据权利要求1所述的低温升离心蒸汽压缩机装置，其特征在于，所述叶轮带有前置导向叶片。

9.根据权利要求1所述的低温升离心蒸汽压缩机装置，其特征在于，还包括联轴器、主轴及原动机。

10.根据权利要求9所述的低温升离心蒸汽压缩机装置，其特征在于，所述阻尼轴承装置内采用高压润滑油，轴承座内采用低压润滑油。